(57)【要約】  流路体積を増加させることなく、複数の溶媒の混合を促進させることができるグラジエント方式の液体クロマトグラフを提供する。このために、複数の溶媒を容器から吸引し試料注入装置へ送液する送液装置と、試料を成分に分離する分離カラムと、分離カラムから送液される試料の成分を検出する検出器とを設ける。ここで、送液装置は、複数の溶媒を吸引口から吸引し試料注入装置へ吐出口から送液するとともに、吸引口から吐出口の間で複数の溶媒を混合する。また、該送液装置は、シリンダとその内部を往復動するプランジャとを備え、シリンダの内壁に前記複数の溶媒に旋回流を生じさせる凹部を設ける。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の溶媒が混合された後に分析対象試料を注入する試料注入装置と、該試料注入装置から送られた溶媒中の前記分析対象試料を成分に分離する分離カラムと、該分離カラムで分離された前記分析対象試料の成分を検出する検出器とを備えた液体クロマトグラフにおいて、
前記複数の溶媒を吸引口から吸引し前記試料注入装置へ吐出口から送液するとともに、該吸引口から該吐出口の間で前記複数の溶媒を混合する送液装置を有することを特徴とする液体クロマトグラフ。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記送液装置は、前記吸引口から前記吐出口の間に設けられたシリンダと、該シリンダの内部を往復動するプランジャとを備え、該シリンダの内壁に凹部が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
【請求項３】
請求項２の記載において、前記シリンダの内壁に設けられた凹部はらせん状の溝であることを特徴とする液体クロマトグラフ。
【請求項４】
請求項１の記載において、前記送液装置は、前記吸引口から前記吐出口の間に設けられたシリンダと、該シリンダの内部を往復動するプランジャとを備え、該プランジャの先端に、前記溶媒に旋回流を生じさせる凹部が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
【請求項５】
複数の溶媒が混合された後に分析対象試料を注入する試料注入装置と、該試料注入装置から送られた溶媒中の前記分析対象試料を成分に分離する分離カラムと、該分離カラムで分離された前記分析対象試料の成分を検出する検出器とを備えた液体クロマトグラフに用いられる液体クロマトグラフ用送液装置において、
前記複数の溶媒を吸引する吸引口と、前記試料注入装置へ送液する吐出口とを備え、該吸引口から該吐出口の間で前記複数の溶媒を混合することを特徴とする液体クロマトグラフ用送液装置。
【請求項６】
請求項５の記載において、前記吸引口から前記吐出口の間に設けられたシリンダと、該シリンダの内部を往復動するプランジャとを備え、該シリンダの内壁に凹部が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ用送液装置。
【請求項７】
請求項６の記載において、前記シリンダの内壁に設けられた凹部はらせん状の溝であることを特徴とする液体クロマトグラフ用送液装置。
【請求項８】
請求項５の記載において、前記吸引口から前記吐出口の間に設けられたシリンダと、該シリンダの内部を往復動するプランジャとを備え、該プランジャの先端に、前記溶媒に旋回流を生じさせる凹部が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ用送液装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体クロマトグラフに用いられる送液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフは、送液装置により送液される溶媒に分析対象試料を加え、分離カラムで試料の成分分離を行い、異なる時間で送られる各成分を分光計等の検出器で検出して、試料の成分を特定する分析装置である。送液装置の一例として、シリンダ内で往復運動するプランジャにより溶媒の送液を行う方式が知られている。【０００３】
分析対象試料によっては、複数の溶媒を用い、濃度を変化させながら送液するグラジエント方式が用いられる（例えば、特許文献１参照）。この送液システムは、複数の溶媒の混合比を変化させながら送液することで、分析対象試料の分離カラムでの分離度が向上し、分析時間の短縮がはかれる。グラジエント送液システムでは、溶媒の混合性能が分析対象試料の測定データの再現性を左右する。混合され難い溶離液を使用する際は、測定データの再現性が悪化する可能性がある。測定データの再現性を向上させるために、溶媒を混合するミキサーを用いて混合性能を向上させる試みがなされている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７１４０９号公報
【特許文献２】特開平９−３２５１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液体クロマトグラフのグラジエント方式における溶媒の混合性能を向上させる目的で、混合ミキサーを接続することが行われているが、混合ミキサー分の流路体積が増加するために分析時間が長くなってしまう。特に、溶媒を送液するポンプの手前で溶媒を混合させることを特徴とする低圧グラジエント方式と呼ばれる送液方式では、シリンダ内の体積が流路体積に含まれてしまう為、ミキサの併用によりさらに分析時間が長くなってしまう。【０００６】
本発明は、流路体積を増加させることなく溶媒の混合を促進させることができるグラジエント方式の液体クロマトグラフを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の実施態様は、複数の溶媒が混合された後に分析対象試料を注入し、分離カラムで分離された成分を検出して分析対象試料の成分を分析する液体クロマトグラフにおいて、複数の溶媒の混合比を変化させるように設けられた弁の開閉を制御する制御ユニットと、混合された複数の溶媒を吸引し吐出することで送液する送液装置とを備え、送液装置は、混合された複数の溶媒が吸引され吐出されるシリンダに溶媒の混合を促進させる流れを生み出す構造を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、流路体積を増加させることなく溶媒の混合を促進させることができるグラジエント方式の液体クロマトグラフを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】低圧グラジエント方式液体クロマトグラフの装置構成を示す構成図である。
【図２】送液装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】図２に示した第１シリンダの構造を示す縦断面図である。
【図４】送液装置の構成を示す縦断面図である。
【図５】送液装置の構成を示す縦断面図である。
【図６】送液装置の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は後述する実施例に限定されるものでなく、様々な変形例が含まれる。例えば後述する実施例では、本発明を分かりやすく説明するために詳細な構成を説明するが、必ずしも全ての構成を備える必要はない。また、ある実施例の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を組み合わせることも可能である。また、各実施例の構成に他の構成を追加、構成の一部を削除又は置換することも可能である。
【実施例】
【００１１】
図１は、分析対象試料を送液する溶媒を複数用いた低圧グラジエント方式の液体クロマトグラフの装置構成を示す構成図である。複数の容器１に収納された複数の種類の溶媒が、複数の切換弁８を有する切換装置２により選択され、送液装置３により吸引され送液される。切換装置２は、容器１の中の複数の溶媒の中から任意の溶媒を選択可能であり、複数の溶媒の混合比を徐々に変化させるように切換弁８の開度を時間変化させることができる。送液装置３によって送液された溶媒の中に、試料注入装置５により測定試料が注入され、分離カラム６にて測定試料が各成分に分離され、各成分が時間差を生じて検出器７に順に送られ、検出される。【００１２】
送液装置３の送液流量の制御、切換弁８の開度の制御、試料注入装置５の試料注入のタイミングの制御、検出器７の動作指令と検出データの受信は、制御装置４により行われる。【００１３】
図２は、図１に示した送液装置３の構成を示す縦断面図であり、シリンダーの中をプランジャが往復動することで送液を行うプランジャポンプの構成を示している。モータ１１の回転運動は、ベルト１２によってカムシャフト１３へ伝達され、カム１４により第１プランジャ２３が往復動作し、カム１５により第２プランジャ２６が往復動作する。カムシャフト１３の回転数は、回転センサで検知することができる。例えば、カムシャフト１３にスリットを設けた円板１６を取り付け、光学方式、静電容量方式、磁力線方式などのセンサ１７で、円板１６のスリットを検知することで、カムシャフト１３の回転数を検知することができる。【００１４】
容器１内の溶媒の流量は、切換弁８の開閉のタイミングと開度で調整される。容器１中の溶媒が吸入路２０から送液装置３へ吸引されるとき、はじめに逆止弁２１が開放され、第１シリンダ２２内の第１プランジャ２３が図の下方へ移動することで溶媒の吸引動作を開始し、第１シリンダ２２が溶媒で満たされると、第１プランジャ２３が図の上方へ移動して押し込み動作が開始される。このとき、逆止弁２１が閉鎖するとともに逆止弁２４が開き、第２シリンダ２５内の第２プランジャ２６が、第１プランジャ２３の押し込み動作に同期して吸引動作を行い、第２シリンダ２５の内部を溶媒で満たす。次に、第２プランジャ２６の押し込み動作が開始されると、逆止弁２４が閉鎖して、第２シリンダ２５の内部の溶媒が送出路２７から図１に示した試料注入装置５へ送出される。【００１５】
第２シリンダ２５の下流の送出路２７の配管には、配管内の圧力を計測する圧力センサ１８が設けられ、この圧力センサ１８で計測された配管内の圧力の値が送液装置制御ユニット１９へ送られる。また、カムシャフト１３の回転数も前述のセンサ１７で計測されて送液装置制御ユニット１９へ送られる。これら２つの値に基づいて、送液装置制御ユニット１９は、モータ１１の回転数を制御する。さらに、複数の溶媒の混合比を時間とともに徐々に変化させるグラジエント方式では、送液装置制御ユニット１９は、該当する溶媒に対応する切換弁８の開閉タイミング、開度を変化させる制御を行う。【００１６】
図３は、図２に示した第１シリンダ２２の構造を示す縦断面図である。第１プランジャ２３の往復動作により、溶媒は入口部３１から吸引され、出口部３２から吐出される。第１シリンダ２２の内壁には溝などの凹凸部３３が設けられており、溶媒が吸引され吐出される間に、複数の溶媒の混合が促進される効果がある。凹凸部３３の形状として、例えばディンプルにすると効果が大きいことが予想される。また、凹凸部３３の形状として、例えばらせん状の溝とすることにより、製造時の加工も容易になる。第２シリンダ２５についても同様の構造とすることで、溶媒の混合を促進することができる。【００１７】
図４は、図２と同様、送液装置の構成を示す縦断面図であり、カムを使わずにプランジャを駆動する構成のプランジャポンプを送液装置４１に採用した例を示している。カムを使用しないので、第１プランジャと第２プランジャの往復動作を独立して制御することができる。また、各プランジャのストロークを変えることも可能である。【００１８】
モータ４２の回転動作が、ウォームギヤ機構４４により、第１シリンダ４６内の第１プランジャ４５を直線移動させる。モータ４２の回転数を変えると第１プランジャ４５の直線移動の速度が変わり、モータ４２を逆回転させると第１プランジャ４５の直線移動方向が逆方向に変わる。【００１９】
第２プランジャ４８についても同様であり、モータ４３の回転動作が、ウォームギヤ機構４７により、第２シリンダ４９内の第２プランジャ４８を直線移動させる。モータ４３の回転数を変えると第２プランジャ４８の直線移動の速度が変わり、モータ４３を逆回転させると第２プランジャ４８の直線移動方向が逆方向に変わる。【００２０】
この機構を用いることで、粘性等の性質の異なる複数の溶媒のグラジエント混合の場合に、粘性が大きい溶媒の混合割合が大きい場合と、粘性が小さい溶媒の混合割合が大きい場合とのそれぞれに合わせたプランジャのストロークや速度に設定することができる。【００２１】
図４に示したようなプランジャポンプにおいても、第１シリンダ４６や第２シリンダ４９の内面に、図３に示したような凹凸３３を設けることで、溶媒の混合を一層促進することができる。【００２２】
図５は、図３と同様に、シリンダ５１の構造を示す縦断面図である。プランジャ５３の先端には、図５（ｂ）に矢印で示すような旋回流を生じさせる凹部５５を複数設けておく。図５（ｂ）の場合、プランジャ５３の先端には４つの凹部５５が配置されている。これら４つの凹部５５を構成する斜面は、いずれもプランジャ５３の中心軸において最も高く、外周方向ほど低くなるように形成されている。４つの凹部５５の斜面を、プランジャ５３の先端側から見た捩れの方向は揃えられている。図５（ａ）に示すように、プランジャ５３が図の右から左方向へ移動するとき、入口部５２から吸引された複数の溶媒は凹部５５で押され、矢印で示すような旋回流となる。従って、入口部５２から吸引された複数の溶媒がプランジャ５３に沿って流れる間に複数の溶媒の混合が促進され、最終的には出口部５４から吐出される。【００２３】
図６は、図３と同様に、シリンダ６１の構造を示す断面図である。図６の場合、シリンダ６１の内周面には、幅広であり、かつ、軸方向にらせん状に延びる凹部６５が設けられている。この凹部６５が存在することにより、プランジャ６３が図の右から左方向へ移動すると、入口部６２から吸引された複数の溶媒は、プランジャ６３に押されるように凹部６５に沿って流れることになる。この際、複数の溶媒には旋回流が発生し、溶媒の混合が促進されながら出口部６４に流れる。最終的には、混合された複数の溶媒が出口部６４から吐出される。【００２４】
以上述べたように、本発明の実施例によれば、複数の溶媒を混合させるグラジエント方式の液体クロマトグラフにおいて、溶媒を混合するための特別な装置を追加することがないので流路体積が増加せず、プランジャポンプの内部で溶媒の混合を促進することができるので、向上させることができるグラジエント方式の液体クロマトグラフを提供することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  容器
２  切換装置
３  送液装置
４  制御装置
８  切換弁
２２  第１シリンダ
２３  第１プランジャ
２５  第２シリンダ
２６  第２プランジャ
３３  凹凸部
４５  第１プランジャ
４６  第１シリンダ
４８  第２プランンジャ
４９  第２シリンダ
５１  シリンダ
５３  プランジャ
５５  凹部
６１  シリンダ
６３  プランジャ
６５  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2011090188.tif 000010
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